Es werden hierbei typischerweise zwei Anlagenkategorien unterschieden. Geschlossene Anlagen, die üblicherweise für Produktion, aber auch für Forschung und Entwicklung eingesetzt werden, und offene Anlagen für die Forschung, die oftmals an Universitätsinstituten von studentischen oder wissenschaftlichen Kräften eigenständig aufgebaut wurden.

Es ist seit längerem bekannt, dass bei der Materialbearbeitung mittels Ultrakurzpulslaser eine Sekundäremission von ionisierenden Strahlung auftreten kann. Dabei wird Röntgenstrahlung aus dem Bearbeitungsplasma emittiert, wobei je nach Bearbeitungsmaterial und den eingestellten Laser- und Prozessparametern eine große Varianz in der Ortsdosisleistung resultiert. In jedem Fall kann aber diese Emission eine bestimmte Ortsdosis überschreiten, die als gesundheitsgefährdend angesehen werden muss. Röntgenstrahlung ist potenziell in der Lage, die menschliche Erbinformation (DNA) zu schädigen, was zu langfristigen gesundheitlichen Schäden der bestrahlten Personen führt. Leider ist die Aufmerksamkeit und das Wissen um dieses Thema in Bezug zur UKPL-basierten Materialbearbeitung jedoch noch zu wenig verbreitet, was dazu führen kann, dass das Personal sich unnötigen Gefahren aussetzt und dies, obwohl Deutschland beim Thema Sicherheit mit dem aktuellen Strahlenschutzgesetz und der novellierten Strahlenschutzverordnung sowie den damit verbundenen Grenzwerten Vorreiter gegenüber anderen Ländern innerhalb Europas und der Welt ist.

Der Betrieb einer UKP-Laseranlage in Deutschland kann nach §12 bzw. §17 des Strahlenschutzgesetzes (StrlSchG) anzeige- oder genehmigungspflichtig sein oder auch keines von beidem. Wenn Sie nicht sicher sind, ob Ihr UKP-Laser aus der Anzeige- oder Genehmigungspflicht herausfällt, sollten Sie mit Ihrer örtlichen für das Strahlenschutzgesetz zuständigen Behörde Kontakt aufnehmen. Dabei wird Ihnen mitgeteilt, welcher Sachverhalt vorliegt und welche weiteren Schritte erforderlich sind. Sowohl im Anzeige- als auch Genehmigungsfall sind fachkundige Strahlenschutzbeauftragte (Fachkunde Typ GUKP) und ein Sachverständigengutachten erforderlich. Die Behörde nennt Ihnen einen geeigneten Sachverständigen. Im Genehmigungsfall (insbesondere offene Anlagen) bestehen weitere Anforderungen.

Die eingebrachten Reglungen haben bereits dafür gesorgt, dass i.d.R. die Schutzumhausung geschlossenen Anlagen so gebaut werden, dass die Sicherheit für das Personal gewährleistet ist. Eine Anzeige der entsprechenden Anlagen führt dann zu einem rechtssicheren Betrieb der Anlagen. Für offene UKPL-Anlagen müssen die Betreiber und das jeweilige Personal jedoch ebenfalls geschützt werden, da die ionisierende Strahlung nicht durch eine vorgegebene Schutzumhausung bis unter den Grenzwert abgeschwächt wird.

Analog zum Laserschutz können zum Schutz gegen die laserinduzierte ionisierende Strahlung aus UKPL-Bearbeitungsprozessen bestimmte wirksame technische und organisatorische Maßnahmen für offene Aufbauten abgeleitet werden, auf denen ein funktionierendes Strahlenschutzkonzept aufgebaut werden kann, und dessen Umsetzung das mit den Anlagen hantierende Personal effektiv schützen kann. Als allgemeine Richtlinien sollen die 3A-Regeln „Abschirmung, Abstand & Aufenthalt (Anwesenheit)“ angeführt werden. Nähere Informationen hierzu finden Sie in diesem Flyer.

Die Fachkunde im Strahlenschutz beim Betrieb von UKPL kann in speziellen behördlich anerkannten Fachkundelehrgängen erworben werden: z.B. Technische Akademie Esslingen, SLG Akademie Hartmannsdorf in Zusammenarbeit mit dem Laserinstitut Hochschule Mittweida oder LZH Laser Akademie GmbH in Hannover. In diesem Kurs werden die Teilnehmer u.a. in das Strahlenschutzgesetz und sich daraus ergebenden Grundpflichten eingeführt, lernen die biologischen Wirkungen ionisierender Strahlung und verwendeten Dosisbegriffe kennen und erhalten Hilfestellung für die Organisation des betrieblichen Strahlenschutzes einschließlich der Einteilung und Überwachung von Strahlenschutzbereichen. Weitere Kursinhalte sind die Ermittlung von laserinduzierten Strahlenemissionen sowie beispielhafte Berechnungen zur Dimensionierung von Schutzwänden.

Das Netzwerk „Ultrakurzpulslaser“ (UKPL-Innovationsnetzwerk, www.ukpl-technologie.de ©2022) ist ein Zusammenschluss an Firmen und Forschungseinrichtungen, die sich mit der Thematik der Ultrakurzpulslaser (UKPL) – Bearbeitung von Materialien beschäftigen. Das Netzwerk möchte generelle Aufklärungsarbeit, insbesondere auch an Hochschulen und Universitäten leisten, und an alle appellieren: Wenn Sie mit (offenen) UKPL-Anlagen arbeiten, schützen Sie sich selbst und sorgen Sie auch für Rechtssicherheit beim Betrieb Ihrer Anlagen. Dies ist zwingend erforderlich, da aktuell das Bewusstsein für die entstehenden Gefahren oft noch nicht bei den Betreibern angekommen bzw. unklar ist, welche Schutzmaßnahmen zu ergreifen sind.

Referenzen:

H. Legall et al., Applied Physics A 124, 407 (2018), doi: 10.1007/s00339-018-1828-6
R. Weber et al., Applied Physics A 125, 635 (2019), doi: 10.1007/s00339-019-2885-1
R. Behrens et al., Radiation Protection Dosimetry 183, 361 (2019), doi: 10.1093/rpd/ncy126
P. Mosel et al., Materials 14, 4397 (2021), doi:10.3390/ma14164397
J. Schille et al., Materials 14, 4537 (2021), doi 10.3390/ma14164537